[实用新型]一种半埋入式地震超材料屏障结构

说明书

本实用新型公开了一种半埋入式地震超材料屏障结构，包括按照正方晶格周期排列的多个屏障单胞；所述屏障单胞包括内部圆柱体，所述内部圆柱体外套设有外部圆环形柱体，所述内部圆柱体和外部圆环形柱体之间设有间隙，所述间隙内设置有中间连接柱体。将外部圆环形柱体半埋入土壤中，增强了结构的稳定性，而且具有超低频带隙特性。可用于对瑞利波的减震，对重要建筑物进行有效地保护。

技术领域

本实用新型属于建筑抗震领域，具体涉及一种半埋入式地震超材料屏障结构。

背景技术

地震发生时，地震波会携带大量的能量从震源处向四周传播，当到达土壤表面时，会沿着土壤表面进行传播，形成表面波。表面波产生的低频振动对建筑物的损害极大，特别是表面波中的瑞利波，是破坏建筑物的主要成分。

传统的隔震方式是给建筑结构设置能量耗散系统，从而实现衰减地震波来达到保护建筑物的效果。该方式存在一定的弊端，只能实现保护单一结构不能保护一定范围的区域，并且此方式对建筑物的寿命也存在一定影响。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种半埋入式地震超材料屏障结构，可衰减抑制地震波，将其呈列在建筑物的周围，以保护建筑物所受瑞利波的危害。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种半埋入式地震超材料屏障结构，包括按照正方晶格周期排列的多个屏障单胞；所述屏障单胞包括内部圆柱体，所述内部圆柱体外套设有外部圆环形柱体，所述内部圆柱体和外部圆环形柱体之间设有间隙，所述间隙内设置有中间连接柱体。

进一步的，所述内部圆柱体和中间连接柱体的高度相同，所述外部圆环形柱体的高度大于所述内部圆柱体和中间连接柱体的高度。

进一步的，所述内部圆柱体的第一端、中间连接柱体的第一端以及外部圆环形柱体的第一端齐平，所述外部圆环形柱体的第二端埋入土壤中。

进一步的，所述外部圆环形柱体的高度为所述内部圆柱体高度的两倍。

进一步的，所述外部圆环形柱体的一半高度埋入土壤中。

进一步的，所述外部圆环形柱体的外径为2.4m，内径为2m，高度为6m；所述中间连接柱体的外径为2m，内径为1m，高度为3m；所述内部圆柱体的直径为1m，高度为3m。

进一步的，所述外部圆环形柱体为混凝土圆筒；所述内部圆柱体为混凝土圆柱。

进一步的，所述混凝土的材料参数为：杨氏模量E₁=4×10¹⁰Pa，泊松比μ₁=0.2，密度ρ₁=2500kg/m³。

进一步的，所述中间连接柱体为填充在所述内部圆柱体和外部圆环形柱体的间隙内的发泡聚苯乙烯。

进一步的，所述发泡聚苯乙烯的材料参数为：杨氏模量E₂=1.34×10⁵Pa，泊松比μ₂=0.13，密度ρ₂=12kg/m³。

与现有的技术相比，本实用新型有益效果如下：

（1）本实用新型实施例提供的半埋入式地震超材料屏障结构，将外部圆环形柱体半埋入土壤中，增强了结构的稳定性，而且具有超低频带隙特性。可用于对瑞利波的减震，对重要建筑物进行有效地保护

（2）通过调整外部圆环形柱体的埋入深度，以及内部柱体的直径可以得到不同频段的带隙，为减震隔震提供一种新的途径。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：